Способ определения параметров ориентационной релаксации молекул красителей в возбужденном состоянии в растворах
Изобретение относится к области спектроскопии растворов красителей, в частности к определению параметров ориентационной релаксации возбужденных молекул красителей в твердых и жидких растворах. Ориентационная релаксация в твердых растворах вызвана безызлучательным переносом энергии (параметр - критический радиус переноса), в жидких растворах - вращением молекул (параметр - время вращательной переориентации). Цель изобретения - повышение правильности определения параметров ориентационной релаксации молекул красителя: времени вращательной переориентации в жидком растворе или критического радиуса переноса в твердом растворе. По способу возбуждение молекул красителя производят импульсом неполяризованного света с интенсивностью, достаточной для насыщения возбужденного состояния, зондирование ведут двумя последовательными импульсами линейно-поляризованного света с временами задержки, меньшими времени жизни возбужденного состояния, измеряют отношение интенсивностей зондирующих импульсов до и после прохождения раствора красителя и рассчитывают параметры ориентационной релаксации. 1 ил.
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (191 (Н1
А1 (5)) 5 G 01 N 21/64
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР
Н A STOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4332568/31-25 (22) 16,10.87 (46) 07.03.90. Бюл. N 9 (71) Белорусский государственный университет им. В.И.Ленина (72) С.С.Ветохин, В,A.Ãàéñåíîê, Г.Г.Крылов и С.В ° Сергеев (53) 543.42(088,8) (56) Гайсенок В.А., Саржевский А.М.
Анизотропия поглощения и люминесценции многоатомных молекул. Минск, 1986, с. 241, 191, 255.
ЖПС, т. 46, 3, 19Р>7, с. 489-492. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ
ОРИЕНТАЦИОННОЙ РЕЛАКСАЦИИ МОЛЕКУЛ
КРАСИТЕЛЕЙ B ВОЗБУЖДЕННОМ СОСТОЯНИИ
В PACTBOPAX (57) Изобретение относится к области спектроскопии растворов красителей, в частности к определению параметров ориентационной релаксации возбужденных молекул красителей в твердых и жидких растворах. Ориентационная реИзобретение относится к области спектроскопии растворов красителей, в частности к определению параметров ориентационной релаксации возбужденных молекул красителей в твердых .и жидких растворах.
Ориентационная релаксация в твердых растворах вызвана безызлучательным переносом энергии (параметр - критический радиус переноса), в жидких растворах — вращением молекул (пара-, метр - время вращательной переориентации), 2 лаксация в твердых растворах вызвана безызлучательным переносом энергии (параметр - критический радиус переноса), в жидких растворах - вращением молекул (параметр - время вращательной переориентации) . Цель изобретения - повышение правильности определения параметров ориентационной релаксации молекул красителя: времени вращательной переориентации в жидком растворе или критического радиуса переноса в твердом растворе. По способу возбуждение молекул красителя производят импульсом неполяризованного света с интенсивностью, достаточной для насыщения возбужденного состояния, зондирование ведут двумя последовательными импульсами линейнополяризованного света с временами задержки, меньшими времени жизни возбужденного состояния, измеряют отношение интенсивностей зондирующих импульсов до и после прохождения раствора красителя и рассчитывают параметры ориентационной релаксации. 1 ил.
Цель изобретения — повышение правильности определения констант ориентационной релаксации молекул красителей в растворах.
На чертеже приведена схема реализации способа.
На кювету 1 с раствором красителя подается интенсивный неполяризованный импульс 2 света, плотность потока фотонов в котором должна удовлетворять соотношению 360, ?к >) 1, где
Т „ — плотность потока фотонов возбуждающего света, — среднее время
1548720
Для жидких растворов
50 (2) спонтанной дезактивации возбуждения
Возбуждающий импульс при выполнении данного условия создает насыщение возбужденных состояний. Первый зондирующий линейно-поляризованный импульс
3 света при прохождении кюветы с красителем выжигает "провал" в ориентационном распределении возбужденных молекул за счет преимущественного срыва инверсии населенности для молекул, дипольный момент перехода которых параллелен вектору поляризации
I пробного импульса.
Ориентационный "провал" затягивается с течением времени за счет безызлучательного переноса энергии (твердый раствор) или броуновского вращения возбужденных молекул (жид1 кий раствор). Поэтому, если на кювету 20 с красителем через определенное вре1
; мя задержки t подается второй зонди рующий импульс 4 с тем же состоянием, поляризации, что и первый, то коэффи, циент усиления такого импульса будет 25
: зависеть от времени задержки t3. Из меряя интенсивности на входах 3 и 4 и на выходах 5 и 6 первого и второго пробных световых импульсов, например, с помощью ФЭУ и импульсного вольтмет, ра, можно определить параметры ориентационной релаксации молекул краси,теля в возбужденном состоянии для, жидкой и твердой Фаз.
Работоспособность и эффективность
1 ! способа поясняется расчетом. При по падании возбуждающего импульса времен, ная зависимость населенности возбуж, денного состояния будет иметь следующий вид
n,(t) = n„(o)exp(-t/ñ) (1) где - время жизни возбужденного л состояния, П (о) = 1 " eXP(-Ix .,);
0,= 36 0I <для t 0 >) 1, n „(t) 1.
Коэффициент усиления при прохождении первого зондирующего импульса
A с t <а с равен (<) о
-g —
К„, = К f nI(o)(p Кр I где К - коэффициент усиления при полной заселенности возбужденного состояния, У p|, — единичный вектор вдоль диполя испускания, е, - вектор поляризации первого зондирующего импульса, g — углы Эйлера. Коэффициент усиления при прохождении второго зондирующего импульса равен (2) 0 (1) у K) = Kg J и (g,t )(е )Дк (3) (2) где n — анизотропное распределение возбужденных молекул, созданное возбуждающим и первым зондирующим импульсом и релаксирующее за счет вращения молекул (жидкий раствор) или переноса энергии (твердый раствор); е - вектор поляризации второго зондирующего импульса; — время задержки. Для нахождения К восполь зуемся формальной связью между К и анизотропией люминесценции с учетом эффектов ориентационной релаксации для совпадающих диполей поглощения и испускания (2) 2 о (сз) = 3<„n(ts) r(t ) + (4) 3 3 ф 3, з 2 р где r(t>) — анизотропия люминесценции. Из формул (2) и (4) получаем зависимость отношения интенсивности двух пробных сигналов на выходе от времени задержки (2) (1) о 3 оых 3 ех ЬЯ Г - т;т — .= . <„ехр13 $2r(t>)n(t ) 6ых ох i п() — 1)I (5) гж (t ) = r exp(-е /g ) (6) и где с 0 - время вращательной переориентации. Для твердых растворов где oL, P - параметры аппроксимации зависимости гтб от сз являющейся решением задачи расчета анизотропии люминесценции при насыщении возбужденных состояний, ния с последующим зондированием молекул импульсным излучением в полосе 15 флуоресценции, о т л и ч а ю щ и.й с я тем, что, с целью повышения .правильности определения, возбуждение производят импульсом неполяризованно" го света с интенсивностью, достаточной для насыщения возбужденного сосФ тояния молекул красителя, зондирование ведут двумя последовательными импульсами линейно-поляризованного в одной плоскости света с интенсивнос1 2 25 тями 1 в„и 3 „и с временами задержки, меньшими времени жизни возбужденного состояния молекул, измеряют отношение интенсивностей зондирующих импульсов, усиленных при прохож30 Дении РаствоРа кРасителЯ 3 вых/3 вь!к э и по зависимости 5 „/3 „(3 ы„/1 х) определяют время вращательной переориентации в жидком растворе или критический радиус переноса в твердом растворе. 35 i 2 О а = — — М п = 1 — — (8) о 15 2 3 С учетом этого (5) преобразуется к виду (а) р) о 1 вых Зьх К с гп .= <,> Bxp 1 + + — f(t ) (9) где f(t>) = exp(-t>/ 0<) для жидких растворов; () = (1 +ОТ ) для твердых растворов. Таким образом, в предлагаемом способе отношение интенсивностей зондирующих импульсов на выходе. более чувствительно к малому изменению констант ориентированной релаксации Составитель С.Кузнецов Техред И.Ходанич Корректор T. Малец Редактор В.Данко Заказ 138 Тираж 511 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, И-35, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101 5 1548720 6 При 4i = 10 eC = 3.101; р =0,363, (5-7), что повышает правильность их Т = t / (r/С ) -. (С - концентрация - определения. 4 1 3 -! красителя) С = (3 R ) (Ro кри Форму.ла изобретения тический радиус переноса). Выражения Способ определения параметров ориента ционной релаксации моле кул кралинейности стимулированного излуче- сителей в возбужденном состоянии . ф ((1 (ф 3Q g (где 10 в растворах, включающий облучение раствора красителя импульсным излуче" с излучением имеют следующии вид
